Centro de Nanociencias y Nanotecnología Licenciatura en Nanotecnología

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1 Centro de Nanociencias y Nanotecnología Licenciatura en Nanotecnología PROGRAMA DE ASIGNATURA 1 CLAVE DENOMINACIÓN DE LA ASIGNATURA SEMESTRE 000 ELECTRÓNICA BÁSICA QUINTO MODALIDAD CARÁCTER HORAS SEMESTRE HORAS/SEMANA CRÉDITOS TEÓRICAS PRÁCTICAS CURSO, OBLIGATORIA LABORATORIO ETÁPA DISCIPLINARIA TIPO TEÓRICO - PRÁCTICA ÁREA DE CONOCIMIENTO TÓPICOS DE INGENIERÍA OBJETIVO GENERAL El alumno comprenderá el funcionamiento de los principales componentes electrónicos utilizados en diagramas eléctricos y en la industria de la microelectrónica. Además se familiarizará con el manejo de los instrumentos básicos de un laboratorio de electrónica para la caracterización eléctrica de micro y nanodispositivos. Se desarrollarán las habilidades para el diseño de diagramas electrónicos y circuitos impresos (PCB s) mediante el uso de software especializado, así como a colocación y soldadura de componentes electrónico. SERIACIÓN OBLIGATORIA O INDICATIVA DE LAS ASIGNATURAS ASIGNATURA ANTECEDENTE ASIGNATURA SUBSECUENTE ELECTROMAGNETISMO TEMAS # HORAS I Introducción 2 II Unidades y conceptos básicos III Instrumentos y mediciones básicas IV Componentes básicos V Capacitores e inductores VI Diodos VII Filtrado y regulación VIII Transistor bipolar de juntura IX Dispositivos ópticos de potencia X Plataforma Arduino XI Construcción de circuitos impresos 6 Total de horas 8 1 Elaborado por M.C. Ulises Jesús Tamayo Pérez (201). Pág. 1 de 7

2 I Introducción Objetivo: El alumno conocerá las definiciones de electricidad y electrónica así como los aspectos más relevantes en la historia de la electrónica. Conocerá la importancia de la microelectrónica y sus aplicaciones en la industria. 2 II III 1.1. Aspectos históricos de la electricidad y la electrónica Definición de electricidad y electrónica. Unidades y conceptos básicos Objetivo: Se familiarizará con los parámetros de las señales eléctricas Unidades y escalas Conversión de unidades Tipos de corriente eléctrica DC, AC. 2.. Formas de onda. 2.. Componentes de señales periódicas (Frecuencia, período y amplitud) Valor promedio, valor máximo, valor pico a pico y valor eficaz. Instrumentos y mediciones básicas Objetivo: El alumno aprenderá las características de los instrumentos, errores de medición y calibración Peligros y normas de seguridad Protoboard 3.3. Fuente de voltaje. 3.. Multímetro y sus componentes (voltímetro, amperímetros, óhmetro, función diodo). 3.. Mediciones DC y AC Generadores de funciones Osciloscopio. Pág. 2 de 7

3 IV. Componentes básicos. Objetivo: El alumno estudiará y entenderá el comportamiento de los materiales que componen a los distintos elementos electrónicos..1. Resistencia: símbolos y unidades..2. Código de colores..3. Conductividad y resistividad... Tipos de resistencias (potenciómetros, fotoresistencias, termistores)... Nodos, trayectorias, lazos y ramas.6. Circuitos en serie y paralelo con resistencias..7. Ley de Ohm..8. Leyes de voltaje de Kirchhoff..9. Leyes de corrientes de Kirchhoff..10. Circuitos con un par de lazos.11. Circuitos con un par de nodos.12. Fuentes independientes conectadas en serie y en paralelo..13. Divisor de voltaje y de corriente..1. Concepto de potencia..1. Análisis asistido por computadora. V. Capacitores e Inductores. Objetivo: El alumno comprenderá el funcionamiento de elementos pasivos que almacenan energía y su aplicación..1. Capacitores y unidades..2. Código de valores para capacitores..3. Circuitos serie paralelo con capacitores.. Capacitancia, carga, trabajo, energía almacenada... Circuitos RC..6. Inductores..7. Transformadores.8. Tipos de transformadores Pág. 3 de 7

4 VI Diodos Objetivo: El alumno comprenderá el funcionamiento de este dispositivo para su uso, como construir otros elementos electrónicos a partir de éste y su simbología. VII VIII 6.1. Estructura y funcionamiento Modelo real e ideal, aproximaciones Aplicaciones diodos Si y Ge. 6.. Rectificadores de ½ onda y onda completa. 6.. Multiplicadores y dobladores de voltaje Recortadores y fijadores Uso de hojas de datos del fabricante (data sheet) Tipos de diodos y sus características. diodo Schottky, diodo túnel, diodo zener diodo Led, RGB, celdas solares. Filtrado y regulación Objetivo: El alumno estudiará diferentes elementos y dispositivos electrónicos que permiten la regulación y filtrado de la corriente eléctrica Filtros pasivos El diodo Zener como regulador de voltaje Reguladores integrados fijos, variables, positivos y negativos. 7.. Fuente de voltaje. 7. Fuente de corriente. 7.6 Protección (tipos de fusible, térmicos) Transistor bipolar de juntura y transistor de efecto de campo Objetivo: El alumno relatará el funcionamiento de los transistores, sus aplicaciones, sus fallas y pruebas Estructura y funcionamiento Configuraciones básicas Emisor Común; corte-saturación y amplificación. 8.. Colector Común: Acoplamiento. 8.. Base Común El amplificador operacional (configuraciones básicas) Transistor de efecto de campo (FET y MOSFET) Manejo de la corriente eléctrica y las descargas electrostáticas sobre los dispositivos. Pág. de 7

5 IX Dispositivos ópticos y de potencia Objetivo: El alumno reconocerá elementos que aíslan sistemas que utilizan diferentes niveles de corriente Fotodiodos y fototransistores Optoaclopadores y tiristores (SCR, DIAC, TRIAC) Control por PWM. 9.. Relevadores electromecánicos. 9.. Relevadores de estado sólido. X Plataforma arduino Objetivo: El alumno conocerá los mecanismos de programación de la placa arduino, sus principales características, usos y aplicaciones Tipos de placas Shield Concepto de programación 10.. Software de arduino y miniblock 10.. Ejemplos XI Construcción de circuitos impresos Objetivo: El curso de Taller de Circuitos Impresos brinda las habilidades requeridas para el diseño en CAD de circuitos impresos y sus diferentes técnicas de fabricación requeridas en la industria electrónica Componentes electrónicos comunes y de tecnología de montaje superficial SMT Introducción al software Eagle Uso de librerías 11.. Esquemático con ductos y nombramiento a nodos, ICs Diseño del circuito impreso (tamaño de vías, enrutamiento ) Diferentes técnicas de fabricación de PCBs Técnicas de transferencia de mascarilla Confección de placa circuito impreso Soldado de componentes en el circuito impreso Detección de fallas y errores de diseño en el circuito impreso. Pág. de 7

6 Bibliografía básica Boylestad, R, Nashelsky L., Electrónica: Teoría de circuitos y dispositivos electrónicos. Pearson Education. México. Malvino, Albet Paul., Principios de Electrónica. Quinta Edición. McGraw-Hill. Madrid, España. PRÁCTICAS DE LABORATORIO SUGERIDAS TEMAS # HORAS I Uso del protoboard y multímetro 2 II Uso del osciloscopio y generador de funciones 2 III Ley de Ohm y Ley de Kirchhoff 2 IV Carga y descarga de un capacitor 2 V Temporizador NE 1 VI Elaboración de un motor DC 1 VII Diodos : doblador y multiplicador de voltaje 2 VIII Rectificación de media, onda completa y filtrado 2 IX Reguladores : Uso de reguladores fijos y variables 2 X Transistores :Configuraciones básicas 2 XI Opams : Comparadores y amplificadores 2 XII SCR en DC y AC 2 XIII Optoaclopadores y tiristores (encendido digital de potencia) 2 XIV Arduino : Ejemplos básicos de programación 2 XV Diseño de PCB en computadora 2 XVI Circuito Impreso 2 XVII Soldadura de componentes electrónicos 2 Total de horas 32 SUGERENCIAS DIDÁCTICAS Exposición oral x TÉCNICAS DE EVALUACIÓN Exámenes parciales x Exposición audiovisual x Examen final x Ejercicios dentro de clase x Trabajos y tareas fuera del aula x Ejercicios fuera del aula x Prácticas de laboratorio x Lecturas obligatorias x Participación en clase x Prácticas de taller o laboratorio x Desempeño en la clase de teoría 60% Desempeño en el taller o laboratorio 0% Pág. 6 de 7

7 ESTRATEGIAS DE ENSEŇANZA Se sugiere dar mayor importancia a la realización completa del diseño experimental, que al número de experimentos efectuados. Se busca estimular el ingenio mostrado por el alumno y el trabajo en equipo. PERFIL DE LOS PROFESORES QUE PUEDEN IMPARTIR LA ASIGNATURA: Profesor con estudios de posgrado en algún tema afín al área de electrónica, con experiencia o capacitación docente. Pág. 7 de 7